3.1.13 Торможение ад
Торможение АД можно осуществить как при его питании от сети переменного тока, так и путем подключения статора к источнику постоянного тока (динамическое торможение), а также при его самовозбуждении. При питании АД по основной схеме может быть реализовано торможение противовключением и рекуперативное торможение.
Торможение противовключением. Осуществляется изменением порядка чередования фаз питающего АД напряжения. Допустим, что до торможения АД работал на характеристике 1 в точке а при чередовании фаз сети АВС (рисунок 3.19). Тогда при смене фаз на ВАС он перейдет на характеристику 3 в точку b. Участок bd будет соответствовать режиму торможения противовключением.
Рисунок 3.19 – Механические характеристики при торможении
противовключением и рекуперативном торможении
Второй способ торможения противовключением может быть реализован только при активной нагрузке электропривода. Допустим, что до торможения АД подъемного механизма работал на характеристике 1 в точке а, и требуется осуществить спуск груза, обеспечивая его торможение с помощью АД. Для этого двигатель включается в направлении подъема с большим добавочным резистором в цепи ротора ( характеристика 2). Двигатель переходит на характеристику 2 и после окончания переходных процессов будет работать в точке е. При этом в электроприводе будет происходить спуск груза, торможение которого будет осуществляться магнитным полем статора, вращающимся в направлении подъема.
Рекуперативное торможение. Является наиболее экономичным видом торможения АД. Оно возникает в двигателе, когда скорость вращения его ротора превышает скорость вращения магнитного поля статора. Такой режим возможен, например, при переходе многоскоростного АД с высокой скорости на низкую. Допустим, что до торможения АД работал на характеристике 1 в точке а (рисунок 3.20). Тогда при увеличении числа пар полюсов он должен перейти в точку d на характеристике 2. Но из-за инерционности ротора двигатель не может скачком перейти в эту точку. Поэтому он перейдет на характеристику 2 в точку b. При торможении на участке bc будет происходить рекуперация энергии в сеть. Дальнейшее торможение двигателя на участке сd отдачей энергии сопровождаться на будет.
Рисунок 3.20 – Механические характеристики АД при рекуперативном торможении
Рекуперативное торможение может быть также реализовано в электроприводе подъемной лебедки при спуске груза. Для этого АД включается в направлении спуска груза (характеристика 3, рисунок 3.19). После окончания разгона он будет работать в точке с. При этом скорость вращения его ротора – ωУСТ2 будет больше скорости вращения магнитного поля статора. Механическая энергия спускаемого груза будет преобразовываться двигателем в электроэнергию и отдаваться в питающую сеть.
Динамическое торможение. Для осуществления этого режима обмотка статора АД отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока (рисунок 3.21).
Рисунок 3.21 – Динамическое торможение АД
Постоянный ток, протекая по обмоткам статора, создает неподвижное в пространстве магнитное поле. При вращении ротора в нем наводится ЭДС, под действием которой в обмотке ротора протекает ток, создающий магнитный поток, также неподвижный в пространстве. Взаимодействие тока ротора с результирующим магнитным полем АД создает на валу двигателя тормозной момент. При этом механическая энергия ротора и связанного с ним производственного механизма будет преобразовываться двигателем в электроэнергию и рассеиваться виде тепла в цепи ротора.
Торможение АД при самовозбуждении. Основано на том, что после отключения АД от сети его магнитное поле затухает не мгновенно, а в течение некоторого интервала времени. За счет энергии этого поля и использования специальных схем включения АД можно осуществить его возбуждение и реализовать тормозной режим. На практике нашли применение два вида торможения АД при самовозбуждении – конденсаторное и магнитное.
При конденсаторном торможении возбуждение АД осуществляется за счет конденсаторов, подключаемых к статору наглухо (постоянно) или с помощью дополнительных контакторов (рисунок 3.22).
Рисунок 3.22 – Схема (а) и характеристики (б) при конденсаторном торможении АД
Магнитное торможение может быть реализовано после отключения контактором КМ1 статора АД от сети путем замыкания его выводов накоротко с помощью контакторов КМ2 и КМ3 (рисунок 3.23).
Рисунок 3.23 – Магнитное торможение АД
За счет запасенной в двигателе электромагнитной энергии осуществляется возбуждение двигателя и на его валу создается тормозной момент. Особенностью данного вида торможения является его быстротечность, определяемая небольшим временем затухания магнитного поля двигателя. Несмотря на это, возникающие тормозные моменты достаточно велики и обеспечивают интенсивное торможение АД.
Комбинированный способ торможения АД. Расширение возможностей торможения ЭП связано с использованием тиристорных пускорегулирующих устройств, которые обеспечивают как пуск двигателя, так и его торможение. Для обеспечения интенсивного торможения двигателя часто используется комбинированный способ торможения, например магнитное торможение в сочетании с динамическим. Этот способ может быть реализован пусковым тиристорным устройством (рисунок 3.24), состоящим из 2 пар встречно-параллельно включенных тиристоров VS1 — VS4 для подключения или отключения двигателя от источника питания и дополнительного тиристора VSS для реализации торможения коротким замыканием обмоток статора (магнитного торможения).
Рисунок 3.24 – Схема пускового тиристорногоустройства
Торможение осуществляется в два этапа. На первом после закрытия тиристоров VS1 — VS4 и отключения двигателя от сети подается сигнал управления на тиристор VS5, который замыкает накоротко две фазы статора. Когда интенсивность торможения коротким замыканием обмоток статора уменьшится, подается сигнал управления на тиристор VS1, с помощью которого в цепь статора подается выпрямленный ток и тем самым обеспечивается режим динамического торможения.